钢结构课程设计指导书

《钢结构》课程设计---指导书

一、屋架的内力计算

1. 计算的基本假定

节点均为铰接；所有杆件的轴线均位于同一平面内，且同心交汇于节点；荷载均作用于节点。

2. 荷载计算

屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，可取其中较大者进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）可按经验公式计算。

荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，起卸载作用，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。

3. 荷载组合

设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：

（1）全跨永久荷载+ 全跨可变荷载

（2）全跨永久荷载+ 半跨可变荷载

（3）全跨屋架与支撑自重+ 半跨屋面板自重+ 半跨屋面活荷载

4. 内力计算

按图解法、解释法、电算法均可计算屋架各杆内力。

先求出单位荷载作用于各节点时的内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力，并求出三种荷载组合下的杯件内力．取其中不利内力（正、负最大值）作为设计屋架的依据。可列表计算。

跨中附近斜腹件的内力发生变号，由于考虑了施工阶段荷载的不利分布。如果按照正确的施工方法，屋面板采用对称吊装，就不会出现杆件内力的变号。

二、杆件的计算长度和长细比

1. 杆件的计算长度

表1 桁架弦杆和单系腹杆的计算长度l0

注：1. l为构件的几何长度(节点中心间距离)；l1为桁架弦杆侧向支承点之间的距离。

2. 斜平面系指与桁架平面斜交的平面，适用于构件截面两个主轴均不在桁架平面内的单角钢腹杆和十字形截面的腹杆。

2. 长细比

压杆：λ≤ [λ] = 150

拉杆：λ≤ [λ] = 350 有重级工作制吊车时λ≤ [λ] = 250

三、杆件截面形式和截面选择

屋架跨度不大于30m时，上弦、下弦可不改变截面，按最大内力设计。

上弦杆计算长度，在屋梁平面内，为节间轴线长度。在屋梁平面外，根据支撑布置和内力变化情况（按大型屋面板与屋梁保证三点焊，故取两块屋面板宽度），其计算长度大于屋架平面内计算长度，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。原则：λx≈λy 节点板厚度需按腹杆的最大内力选用。

轴心拉杆，可按强度要求选择截面。对轴心压杆，可先假定长细比（弦杆λ=80～100，腹杆100～120）选择截面再进行验算。

屋架所有的杆件还应满足长细比限值的要求。

1.上下弦杆

上、下弦杆l0x=l，l oy=l1，一般l oy＞＞l0x（2倍以上）故通常采用短肢相并的不等边角钢T形截面(i y/i x≈2.8)。

2.支座腹杆

支座腹杆l0x＝l oy =l，故通常采用长肢相并的不等边角钢T形截面(i y/i x≈0.9)。

3.一般腹杆

一般腹杆l oy =l，l0x＝0.8 l，l oy/ l0x＝1.25，故通常采用等边角钢T形截面(i y/i x≈1.5)。

4.再分式腹杆

再分式主斜杆一般是l oy/ l0x＝2，因杆件通常较短故通常采用等边角钢T形截面

(i y/i x≈1.5)，必要时可用短肢相并的不等边角钢T形截面(i y/i x≈2.8)；再分式腹杆l0x＝l oy =l，但一般是杆件短内力小，故常较小规格的等边角钢T形截面(i y/i x≈0.9)。

5.跨中腹杆

桁架正中竖杆，为保证屋架在运输和安装的方便，以及与正中垂直支撑和系杆连接不偏心，并获得较大的刚度，通常采用等边角钢组成十形截面。

6．填板的设置

双角钢T形或十形截面是组合截面，应每隔一定间距在两角钢间放置填板，以保证两个角钢能整体共同受力。

1

5

1

填板间距对压杆用l d ≤ 40i1，对拉杆用l d ≤ 80i1，i1一个角钢对1－1形心轴的回转半径，一般杆件，每个节间的填板数2个（T形截面）和3

在侧向支承点间距≥ 2个节间的连续直通弦杆或腹杆中，每节间的填

板数一般不得少于1个。

7. 截面选择

普通钢屋架中所采用的角钢规格不宜小于L45×5或L56×36×4。为了便于钢材备料，在同一榀屋架中，角钢规格不宜过多，一般为5～6种。

（1）轴心受拉：

n

N

A f

σ

=≤

（2）轴心受压：

n

N

A f

ϕσ

=≤对于压杆可先假定长细比λ＝60～100（弦杆）或λ＝80～120（腹杆），查表得ϕ值，即可计算所需面积A。

四、节点设计

1. 节点设计的基本要求

（1）各杆件的形心线位置尽量与屋架几何轴线重合，并交于节点中心，以避免由于偏心所产生的附加弯距。（焊接桁架中应调整称5mm的倍数）

（2）节点强度一般应高于相连接的杆件的承载力。

（3）节点的传力路线明确，构造形式便于制作和安装。

（4）角钢的切断面一般与其轴线垂直，需要斜切时只能切肢尖。

2. 节点板设计

节点的设计一般步骤是：先根据腹杆的内力计算腹杆与节点板连接焊缝的焊脚尺寸和焊缝长度，然后根据此焊缝长度的大小按比例绘出节点板的形状和大小，最后验算弦杆与节点板的连接焊缝。

用作图法求节点板的形状和大小时，应按角度准确画出各杆件的轴线和轮廓线，各杆件的形心线应尽量与杆件轴线重合并取5mm的整数，再考虑杆件之间应有的间隙以及制作、装配等误差，按比例绘出各杆件端部及腹杆焊缝的位置，在此基础上作出节点详图。

节点板的形状和尺寸在绘制施工图时决定，形状应尽可能简单、规则，至少有两边平行。如矩形、梯形、直角梯形等。节点板厚度按表9－1选定，同一榀屋架中除支座节点板